Universo

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Universo
El universo es la totalidad del espacio y del tiempo, de todas las formas de la materia,
la energía y el impulso, las leyes y constantes físicas que las gobiernan. Sin embargo, el
término universo puede ser utilizado en sentidos contextuales ligeramente diferentes,
para referirse a conceptos como el cosmos, el mundo o la naturaleza.1
Observaciones astronómicas indican que el universo tiene una edad de 13,73 ± 0,12
millardo de años y por lo menos 93.000 millones de años luz de extensión.2 El evento
que se cree que dio inicio al universo se denomina Big Bang. En aquel instante toda la
materia y la energía del universo observable estaban concentrada en un punto de
densidad infinita. Después del Big Bang, el universo comenzó a expandirse para llegar
a su condición actual, y lo continúa haciendo.
Debido a que, según teoría de la relatividad especial, la materia no puede moverse a
una velocidad superior a la velocidad de la luz, puede parecer paradójico que dos
objetos del universo puedan haberse separado 93 mil millones de años luz en un tiempo
de únicamente 13 mil millones de años; sin embargo, esta separación no entra en
conflicto con la teoría de la relatividad general, ya que ésta sólo afecta al movimiento
en el espacio, pero no al espacio mismo, que puede extenderse a un ritmo superior, no
limitado por la velocidad de la luz. Por lo tanto, dos galaxias pueden separarse una de
la otra más rápidamente que la velocidad de la luz si es el espacio entre ellas el que se
dilata.
Mediciones sobre la distribución espacial y el desplazamiento hacia el rojo (redshift)
de galaxias distantes, la radiación cósmica de fondo de microondas, y los porcentajes
relativos de los elementos químicos más ligeros, apoyan la teoría de la expansión del
espacio, y más en general, la teoría del Big Bang, que propone que el universo en sí se
creó en un momento específico en el pasado.
Observaciones recientes han demostrado que esta expansión se está acelerando, y que
la mayor parte de la materia y la energía en el universo es fundamentalmente diferente
de la observada en la Tierra, y no es directamente observable3 (véanse materia oscura
y energía oscura). La imprecisión de las observaciones actuales ha limitado las
predicciones sobre el destino final del universo.
Los experimentos sugieren que el universo se ha regido por las mismas leyes físicas,
constantes a lo largo de su extensión e historia. La fuerza dominante en distancias
cósmicas es la gravedad, y la relatividad general es actualmente la teoría más exacta
para describirla. Las otras tres fuerzas fundamentales, y las partículas en las que
actúan, son descritas por el Modelo Estándar. El universo tiene por lo menos tres
dimensiones de espacio y una de tiempo, aunque experimentalmente no se pueden
descartar dimensiones adicionales muy pequeñas. El espacio-tiempo parece estar
conectado de forma sencilla, y el espacio tiene una curvatura media muy pequeña o
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incluso nula, de manera que la geometría euclidiana es, como norma general, exacta en
todo el universo.
La ciencia noveliza el universo como un sistema cerrado que contiene energía y
materia adscritas al espacio-tiempo y que se rige fundamentalmente por principios
causales.
Basándose en observaciones del universo observable, los físicos intentan describir el
continuo espacio-tiempo en que nos encontramos, junto con toda la materia y energía
existentes en él. Su estudio, en las mayores escalas, es el objeto de la cosmología,
disciplina basada en la astronomía y la física, en la cual se describen todos los
aspectos de este universo con sus fenómenos.
La teoría actualmente más aceptada sobre la formación del universo, dada por el belga
valón Lemaître, es el modelo del Big Bang, que describe la expansión del espaciotiempo a partir de una singularidad espaciotemporal. El universo experimentó un
rápido periodo de inflación cósmica que arrasó con todas las irregularidades iníciales.
A partir de entonces el universo se expandió y se convirtió en estable, más frío y menos
denso. Las variaciones menores en la distribución de la masa dieron como resultado la
segregación fractal en porciones, que se encuentran en el universo actual como
cúmulos de galaxias.
En cuanto a su destino final, las pruebas actuales parecen apoyar las teorías de la
expansión permanente del universo (Big Freeze ó Big Rip), aunque otras afirman que la
materia oscura podría ejercer la fuerza de gravedad suficiente para detener la
expansión y hacer que toda la materia se comprima nuevamente; algo a lo que los
científicos denominan el Big
Crunch o la Gran Implosión.
La imagen de luz visible más
profunda del cosmos, el
Campo Ultra Profundo del
Hubble
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Porción observable
Los cosmólogos teóricos y astrofísicos utilizan de manera diferente el término
universo, designando bien el sistema completo o únicamente una parte de él. 4 Según
el convenio de los cosmólogos, el término universo se refiere frecuentemente a la
parte finita del espacio-tiempo que es directamente observable utilizando
telescopios, otros detectores, y métodos físicos, teóricos y empíricos para estudiar los
componentes básicos del universo y sus interacciones. Los físicos cosmólogos asumen
que la parte observable del espacio comóvil (también llamado nuestro universo)
corresponde a una parte de un modelo del espacio entero y normalmente no es el
espacio entero. Frecuentemente se utiliza el término el universo como ambas: la
parte observable del espacio-tiempo, o el espacio-tiempo entero.
Algunos cosmólogos creen que el universo observable es una parte extremadamente
pequeña del universo «entero» realmente existente, y que es imposible observar todo
el espacio comóvil. En la actualidad se desconoce si esto es correcto, ya que de
acuerdo a los estudios de la forma del universo, es posible que el universo observable
esté cerca de tener el mismo tamaño que todo el espacio. La pregunta sigue
debatiéndose.5 6 Si una versión del escenario de la inflación cósmica es correcta,
entonces aparentemente no habría manera de determinar si el universo es finito o
infinito. En el caso del universo observable, éste puede ser solo una mínima porción
del universo existente, y por consiguiente puede ser imposible saber realmente si el
universo está siendo completamente observado.
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Evolución
El hecho de que el universo esté en expansión se deriva de las observaciones del
corrimiento al rojo realizadas en la década de 1920 y que se cuantifican por la ley de
Hubble. Dichas observaciones son la predicción experimental del modelo de
Friedmann-Robertson-Walker, que es una solución de las ecuaciones de campo de
Einstein de la relatividad general, que predicen el inicio del universo mediante un big
bang.
El "corrimiento al rojo" es un fenómeno observado por los astrónomos, que muestra
una relación directa entre la distancia de un objeto remoto (como una galaxia) y la
velocidad con la que éste se aleja. Si esta expansión ha sido continua a lo largo de la
vida del universo, entonces en el pasado estos objetos distantes que siguen alejándose
tuvieron que estar una vez juntos. Esta idea da pie a la teoría del Big Bang; el modelo
dominante en la cosmología actual.
Durante la era más temprana del Big Bang, se cree que el universo era un caliente y
denso plasma. Según avanzó la expansión, la temperatura decreció hasta el punto en
que se pudieron formar los átomos. En aquella época, la energía de fondo se
desacopló de la materia y fue libre de viajar a través del espacio. La energía
remanente continuó enfriándose al expandirse el universo y hoy forma el fondo
cósmico de microondas. Esta radiación de fondo es remarcablemente uniforme en
todas direcciones, circunstancia que los cosmólogos han intentado explicar como
reflejo de un periodo temprano de inflación cósmica después del Big Bang.
El examen de las pequeñas variaciones en el fondo de radiación de microondas
proporciona información sobre la naturaleza del universo, incluyendo la edad y
composición. La edad del universo desde el Big Bang, de acuerdo a la información
actual proporcionada por el WMAP de la NASA, se estima en unos 13.700 millones de
años, con un margen de error de un 1% (137 millones de años). Otros métodos de
estimación ofrecen diferentes rangos de edad, desde 11.000 millones a 20.000
millones.
Sopa Primigenia
Hasta hace poco, la primera centésima de segundo era más bien un misterio,
impidiendo los científicos describir exactamente cómo era el universo. Los nuevos
experimentos en el RHIC, en el Brookhaven National Laboratory, han proporcionado
a los físicos una luz en esta cortina de alta energía, de tal manera que pueden
observar directamente los tipos de comportamiento que pueden haber tomado lugar
en ese instante.7
En estas energías, los quarks que componen los protones y los neutrones no estaban
juntos, y una mezcla densa supe caliente de quarks y gluones, con algunos electrones,
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era todo lo que podía existir en los microsegundos anteriores a que se enfriaran lo
suficiente para formar el tipo de partículas de materia que observamos hoy en día.8
Protogalaxias
Artículo principal: Protogalaxia
Los rápidos avances acerca de lo que pasó después de la existencia de la materia
aportan mucha información sobre la formación de las galaxias. Se cree que las
primeras galaxias eran débiles "galaxias enanas" que emitían tanta radiación que
separarían los átomos gaseosos de sus electrones. Este gas, a su vez, se estaba
calentando y expandiendo, y tenía la posibilidad de obtener la masa necesaria para
formar las grandes galaxias que conocemos hoy.9 10
Destino Final
Artículo principal: Destino último del Universo
El destino final del universo tiene diversos modelos que explican lo que sucederá en
función de diversos parámetros y observaciones. A continuación se explican los
modelos fundamentales más aceptados:
Big Crunch o la Gran Implosión
Artículo principal: Big Crunch
Es posible que el inmenso aro que rodeaba a las galaxias sea una forma de materia
que resulta invisible desde la Tierra. Esta materia oscura tal vez constituya el 99% de
todo lo que hay en el universo.[cita requerida]
Si el universo es suficientemente denso, es posible que la fuerza gravitatoria de toda
esa materia pueda finalmente detener la expansión inicial, de tal manera que el
universo volvería a contraerse, las galaxias empezarían a retroceder, y con el tiempo
colisionarían entre sí. La temperatura se elevaría, y el universo se precipitaría hacia
un destino catastrófico en el que quedaría reducido nuevamente a un punto.
Algunos físicos han especulado que después se formaría otro universo, en cuyo caso se
repetiría el proceso. A esta teoría se la conoce como la teoría del universo oscilante.
Hoy en día esta hipótesis parece incorrecta, pues a la luz de los últimos datos
experimentales, el Universo se está expandiendo cada vez más rápido.
Big Rip o Gran Desgarramiento
Artículo principal: Big Rip
El Gran Desgarramiento o Teoría de la Eterna Expansión, llamado en inglés Big
Rip, es una hipótesis cosmológica sobre el destino último del universo. Este posible
destino final del universo depende de la cantidad de energía oscura existente en el
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Universo. Si el universo contiene suficiente energía oscura, podría acabar en un
desgarramiento de toda la materia.
El valor clave es w, la razón entre la presión de la energía oscura y su densidad
energética. A w < -1, el universo acabaría por ser desgarrado. Primero, las galaxias se
separarían entre sí, luego la gravedad sería demasiado débil para mantener
integrada cada galaxia. Los sistemas planetarios perderían su cohesión gravitatoria.
En los últimos minutos, se desbaratarán estrellas y planetas, y los átomos serán
destruidos.
Los autores de esta hipótesis calculan que el fin del tiempo ocurriría
aproximadamente 3,5×1010 años después del Big Bang, es decir, dentro de 2,0×1010
años.
Una modificación de esta teoría denominada Big Freeze, aunque poco
aceptada,[cita requerida] afirma que el universo continuaría su expansión sin provocar un
Big Rip
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Descripción física
Tamaño
Artículo principal: Universo observable
Muy poco se conoce con certeza sobre el tamaño del universo. Puede tener una
longitud de billones de años luz o incluso tener un tamaño infinito. Un artículo de
200311 dice establecer una cota inferior de 24 gigaparsecs (78.000 millones de años
luz) para el tamaño del universo, pero no hay ninguna razón para creer que esta cota
está de alguna manera muy ajustada (Véase forma del Universo). pero hay distintas
tesis del tamaño; una de ellas es que hay varios universos, otro es que el universo es
infinito
El universo observable (o visible), que consiste en toda la materia y energía que podía
habernos afectado desde el Big Bang dada la limitación de la velocidad de la luz, es
ciertamente finito. La distancia comóvil al extremo del universo visible ronda los
46.500 millones de años luz en todas las direcciones desde la Tierra. Así, el universo
visible se puede considerar como una esfera perfecta con la Tierra en el centro, y un
diámetro de unos 93.000 millones de años luz.12 Hay que notar que muchas fuentes han
publicado una amplia variedad de cifras incorrectas para el tamaño del universo
visible: desde 13.700 hasta 180.000 millones de años luz. (Véase universo observable).
En el Universo las distancias que separan los astros son tan grandes que, si las
quisiéramos expresar en metros, tendríamos que utilizar cifras muy grandes. Debido a
ello, se utiliza como unidad de longitud el año luz, que corresponde a la distancia que
recorre la luz en un año.
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Actualmente, el modelo de universo más comúnmente aceptado es el propuesto por
Albert Einstein en su Relatividad General, en la que propone un universo "finito pero
ilimitado", es decir, que a pesar de tener un volumen medible no tiene límites, de forma
análoga a la superficie de una esfera, que es medible pero ilimitada.
Forma
Universum, Grabado Flammarion, xilografía, publicada en París 1888.
Una pregunta importante abierta en cosmología es la forma del universo.
Matemáticamente, ¿qué 3-variedad representa mejor la parte espacial del universo?
Si el universo es espacialmente plano, se desconoce si las reglas de la geometría
Euclidiana serán válidas a mayor escala. Actualmente muchos cosmólogos creen que el
Universo observable está muy cerca de ser espacialmente plano, con arrugas locales
donde los objetos masivos distorsionan el espacio-tiempo, de la misma forma que la
superficie de un lago es casi plana. Esta opinión fue reforzada por los últimos datos del
WMAP, mirando hacia las "oscilaciones acústicas" de las variaciones de temperatura
en la radiación de fondo de microondas.13
Por otra parte, se desconoce si el universo es múltiplemente conexo. El universo no
tiene cotas espaciales de acuerdo al modelo estándar del Big Bang, pero sin embargo
debe ser espacialmente finito (compacto). Esto se puede comprender utilizando una
analogía en dos dimensiones: la superficie de una esfera no tiene límite, pero no tiene
un área infinita. Es una superficie de dos dimensiones con curvatura constante en una
tercera dimensión. La 3-esfera es un equivalente en tres dimensiones en el que las tres
dimensiones están constantemente curvadas en una cuarta.
Si el universo fuese compacto y sin cotas, sería posible, después de viajar una distancia
suficiente, volver al punto de partida. Así, la luz de las estrellas y galaxias podría pasar
a través del universo observable más de una vez. Si el universo fuese múltiplemente
conexo y suficientemente pequeño (y de un tamaño apropiado, tal vez complejo)
entonces posiblemente se podría ver una o varias veces alrededor de él en alguna (o
todas) direcciones. Aunque esta posibilidad no ha sido descartada, los resultados de las
últimas investigaciones de la radiación de fondo de microondas hacen que esto parezca
improbable.
Históricamente se ha creído que el Universo es de color negro, pues es lo que
observamos al momento de mirar al cielo en las noches despejadas. En 2002, sin
embargo, los astrónomos Karl Glazebrook e Ivan Baldry afirmaron en un artículo
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científico que el universo en realidad es de un color que decidieron llamar café cortado
cósmico.14 15 Este estudio se basó en la medición del rango espectral de la luz
proveniente de un gran volumen del Universo, sintetizando la información aportada por
un total de más de 200.000 galaxias.
Homogeneidad e isotropía
Mientras que la estructura está considerablemente fractalizada a nivel local (ordenada
en una jerarquía de racimo), en los órdenes más altos de distancia el universo es muy
homogéneo. A estas escalas la densidad del universo es muy uniforme, y no hay una
dirección preferida o significativamente asimétrica en el universo. Esta homogeneidad
e isotropía es un requisito de la Métrica de Friedman-Lemaître-Robertson-Walker
empleada en los modelos cosmológicos modernos.16
La cuestión de la anisotropía en el universo primigenio fue significativamente
contestada por el WMAP, que buscó fluctuaciones en la intensidad del fondo de
microondas.17 Las medidas de esta anisotropía han proporcionado información útil y
restricciones sobre la evolución del Universo.
Hasta el límite de la potencia de observación de los instrumentos astronómicos, los
objetos radian y absorben la energía de acuerdo a las mismas leyes físicas a como lo
hacen en nuestra propia galaxia.18 Basándose en esto, se cree que las mismas leyes y
constantes físicas son universalmente aplicables a través de todo el universo
observable. No se ha encontrado ninguna prueba confirmada que muestre que las
constantes físicas hayan variado desde el Big Bang.19
Composición
El universo observable actual parece tener un espacio-tiempo geométricamente plano,
conteniendo una densidad masa-energía equivalente a 9,9 × 10-30 gramos por
centímetro cúbico. Los constituyentes primarios parecen consistir en un 73% de
energía oscura, 23% de materia oscura fría y un 4% de átomos. Así, la densidad de los
átomos equivaldría a un núcleo de hidrógeno sencillo por cada cuatro metros cúbicos
de volumen.20 La naturaleza exacta de la energía oscura y la materia oscura fría sigue
siendo un misterio. Actualmente se especula con que el neutrino, (una partícula muy
abundante en el universo), tenga, aunque mínima, una masa. De comprobarse este
hecho, podría significar que la energía y la materia oscura no existen.
Durante las primeras fases del Big Bang, se cree que se formaron las mismas
cantidades de materia y antimateria. Materia y antimateria deberían eliminarse
mutuamente al entrar en contacto, por lo que la actual existencia de materia (y la
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ausencia de antimateria) supone una violación de la simetría CP (Véase Violación CP),
por lo que puede ser que las partículas y las antipartículas no tengan propiedades
exactamente iguales o simétricas,21 o puede que simplemente las leyes físicas que rigen
el universo favorezcan la supervivencia de la materia frente a la antimateria.22 En este
mismo sentido, también se ha sugerido que quizás la materia oscura sea la causante de
la bariogénesis al interactuar de distinta forma con la materia que con la antimateria.23
Antes de la formación de las primeras estrellas, la composición química del universo
consistía primariamente en hidrógeno (75% de la masa total), con una suma menor de
helio-4 (4He) (24% de la masa total) y el resto de otros elementos.24 Una pequeña
porción de estos elementos estaba en la forma del isótopo deuterio (2H), helio-3 (3He) y
litio (7Li).25 La materia interestelar de las galaxias ha sido enriquecida sin cesar por
elementos más pesados, generados por procesos de fusión en la estrellas, y diseminados
como resultado de las explosiones de supernovas, los vientos estelares y la expulsión de
la cubierta exterior de estrellas maduras.26
El Big Bang dejó detrás un flujo de fondo de fotones y neutrinos. La temperatura de la
radiación de fondo ha decrecido sin cesar con la expansión del universo y ahora
fundamentalmente consiste en la energía de microondas equivalente a una temperatura
de 2'725 K.27 La densidad del fondo de neutrinos actual es sobre 150 por centímetro
cúbico.28
Los cosmólogos teóricos estudian modelos del conjunto espacio-tiempo que estén
conectados, y buscan modelos que sean consistentes con los modelos físicos
cosmológicos del espacio-tiempo en la escala del universo observable. Sin embargo,
recientemente han tomado fuerza teorías que contemplan la posibilidad de multiversos
o varios universos coexistiendo simultáneamente. Según la recientemente enunciada
Teoría de Multiexplosiones se pretende dar explicación a este aspecto, poniendo en
relieve una posible convivencia de universos en un mismo espacio.29
Estructuras agregadas del universo
Las galaxias
Artículo principal: Galaxia
A gran escala, el universo está formado por galaxias y agrupaciones de galaxias. Las
galaxias son agrupaciones masivas de estrellas, y son las estructuras más grandes en
las que se organiza la materia en el universo. A través del telescopio se manifiestan
como manchas luminosas de diferentes formas. A la hora de clasificarlas, los
científicos distinguen entre las galaxias del Grupo Local, compuesto por las treinta
galaxias más cercanas y a las que está unida gravitacionalmente nuestra galaxia (la
Vía Láctea), y todas las demás galaxias, a las que llaman "galaxias exteriores".
Las galaxias están distribuidas por todo el universo y presentan características muy
diversas, tanto en lo que respecta a su configuración como a su antigüedad. Las más
pequeñas abarcan alrededor de 3.000 millones de estrellas, y las galaxias de mayor
tamaño pueden llegar a abarcar más de un billón de astros. Estas últimas pueden
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tener un diámetro de 170.000 años luz, mientras que las primeras no suelen exceder
de los 6.000 años luz.
Además de estrellas y sus astros asociados (planetas, asteroides, etc...), las galaxias
contienen también materia interestelar, constituida por polvo y gas en una
proporción que varia entre el 1 y el 10% de su masa.
Se estima que el universo puede estar constituido por unos 100.000 millones de
galaxias, aunque estas cifras varían en función de los diferentes estudios.
Formas de galaxias
La creciente potencia de los telescopios, que permite observaciones cada vez más
detalladas de los distintos elementos del universo, ha hecho posible una clasificación
de las galaxias por su forma. Se han establecido así cuatro tipos distintos: galaxias
elípticas, espirales, espirales barradas e irregulares.
Galaxias elípticas
Galaxia elíptica NGC 1316.
En forma de elipse o de esferoide, se caracterizan por carecer de una estructura
interna definida y por presentar muy poca materia interestelar. Se consideran las
más antiguas del universo, ya que sus estrellas son viejas y se encuentran en una fase
muy avanzada de su evolución.
Galaxias espirales
Están constituidas por un núcleo central y dos o más brazos en espiral, que parten del
núcleo. Éste se halla formado por multitud de estrellas y apenas tiene materia
interestelar, mientras que en los brazos abunda la materia interestelar y hay gran
cantidad de estrellas jóvenes, que son muy brillantes. Alrededor del 75% de las
galaxias del universo son de este tipo.
Galaxia espiral barrada
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Es un subtipo de galaxia espiral, caracterizados por la presencia de una barra central
de la que típicamente parten dos brazos espirales. Este tipo de galaxias constituyen
una fracción importante del total de galaxias espirales. La Vía Láctea es una galaxia
espiral barrada.
Galaxias irregulares
Galaxia irregular NGC 1427.
Incluyen una gran diversidad de galaxias, cuyas configuraciones no responden a las
tres formas anteriores, aunque tienen en común algunas características, como la de
ser casi todas pequeñas y contener un gran porcentaje de materia interestelar. Se
calcula que son irregulares alrededor del 5% de las galaxias del universo.
La Vía Láctea
Artículo principal: Vía Láctea
La Vía Láctea es nuestra galaxia. Según las observaciones, posee una masa de 1012
masas solares y es de tipo espiral barrada. Con un diámetro medio de unos 100.000
años luz se calcula que contiene unos 200.000 millones de estrellas, entre las cuales
se encuentra el Sol. La distancia desde el Sol al centro de la galaxia es de alrededor de
27.700 años luz (8,5 kpc) A simple vista, se observa como una estela blanquecina de
forma elíptica, que se puede distinguir en las noches despejadas. Lo que no se
aprecian son sus brazos espirales, en uno de los cuales, el llamado brazo de Orión,
está situado nuestro sistema solar, y por tanto la Tierra.
El núcleo central de la galaxia presenta un espesor uniforme en todos sus puntos,
salvo en el centro, donde existe un gran abultamiento con un grosor máximo de
16.000 años luz, siendo el grosor medio de unos 6.000 años luz.
Todas las estrellas y la materia interestelar que contiene la Vía Láctea, tanto en el
núcleo central como en los brazos, están situadas dentro de un disco de 100.000 años
luz de diámetro, que gira lentamente sobre su eje a una velocidad lineal superior a
los 216 km/s.
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Las constelaciones
Artículo principal: Constelación
Tan sólo 3 galaxias distintas a la nuestra son visibles a simple vista. Tenemos la
Galaxia de Andrómeda, visible desde el Hemisferio Norte; la Gran Nube de
Magallanes, y la Pequeña Nube de Magallanes, en el Hemisferio Sur celeste. El resto
de las galaxias no son visibles al ojo desnudo sin ayuda de instrumentos. Sí que lo son,
en cambio, las estrellas que forman parte de la Vía Láctea. Estas estrellas dibujan a
menudo en el cielo figuras reconocibles, que han recibido diversos nombres en
relación con su aspecto. Estos grupos de estrellas de perfil identificable se conocen
con el nombre de constelaciones. La Unión Astronómica Internacional agrupó
oficialmente las estrellas visibles en 88 constelaciones, algunas de ellas muy extensas,
como Hidra o la Osa Mayor, y otras muy pequeñas como Flecha y Triángulo.
Las estrellas
Son los elementos constitutivos más destacados de las galaxias. Las estrellas son
enormes esferas de gas que brillan debido a sus gigantescas reacciones nucleares.
Cuando debido a la fuerza gravitatoria, la presión y la temperatura del interior de
una estrella es suficientemente intensa, se inicia la fusión nuclear de sus átomos, y
comienzan a emitir una luz roja oscura, que después se mueve hacia el estado
superior, que es en el que está nuestro Sol, para posteriormente, al modificarse las
reacciones nucleares interiores, dilatarse y finalmente enfriarse.
Al acabarse el hidrógeno, se originan reacciones nucleares de elementos más
pesados, más energéticas, que convierten la estrella en una gigante roja. Con el
tiempo, ésta vuelve inestable, a la vez que lanza hacia el espacio exterior la mayor
parte del material estelar. Este proceso puede durar 100 millones de años, hasta que
se agota toda la energía nuclear, y la estrella se contrae por efecto de la gravedad
hasta hacerse pequeña y densa, en la forma de enana blanca, azul o marrón. Si la
estrella inicial es varias veces más masiva que el Sol, su ciclo puede ser diferente, y en
lugar de una gigante, puede convertirse en una supergigante y acabar su vida con
una explosión denominada supernova. Estas estrellas pueden acabar como estrellas
de neutrones. Tamaños aún mayores de estrellas pueden consumir todo su
combustible muy rápidamente, transformándose en una entidad supermasiva
llamada agujero negro.
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Los Púlsares son fuentes de ondas de radio que emiten con periodos regulares. La
palabra Púlsar significa pulsating radio source (fuente de radio pulsante). Se
detectan mediante radiotelescopios y se requieren relojes de extraordinaria precisión
para detectar sus cambios de ritmo. Los estudios indican que un púlsar es una
estrella de neutrones pequeña que gira a gran velocidad. El más conocido está en la
Nebulosa del Cangrejo. Su densidad es tan grande que una muestra de cuásar del
tamaño de una bola de bolígrafo tendría una masa de cerca de 100.000 toneladas. Su
campo magnético, muy intenso, se concentra en un espacio reducido. Esto lo acelera y
lo hace emitir gran cantidad de energía en haces de radiación que aquí recibimos
como ondas de radio.
La palabra Cuásar es un acrónimo de quasi stellar radio source (fuentes de radio casi
estelares). Se identificaron en la década de 1950. Más tarde se vio que mostraban un
desplazamiento al rojo más grande que cualquier otro objeto conocido. La causa era
el Efecto Doppler, que mueve el espectro hacia el rojo cuando los objetos se alejan. El
primer Cuásar estudiado, denominado 3C 273, está a 1.500 millones de años luz de la
Tierra. A partir de 1980 se han identificado miles de cuásares, algunos alejándose de
nosotros a velocidades del 90% de la de la luz.
Se han descubierto cuásares a 12.000 millones de años luz de la Tierra;
prácticamente la edad del Universo. A pesar de las enormes distancias, la energía que
llega en algunos casos es muy grande, equivalente la recibida desde miles de
galaxias: como ejemplo, el s50014+81 es unas 60.000 veces más brillante que toda la
Vía Láctea.
Los planetas
Artículo principal: Planeta
Los planetas son cuerpos que giran en torno a una estrella y que, según la definición
de la Unión Astronómica Internacional, deben cumplir además la condición de haber
limpiado su órbita de otros cuerpos rocosos importantes, y de tener suficiente masa
como para que su fuerza de gravedad genere un cuerpo esférico. En el caso de
cuerpos que orbitan alrededor de una estrella que no cumplan estas características,
se habla de planetas enanos, planetesimales, o asteroides. En nuestro Sistema Solar
hay 8 planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno,
considerándose desde 2006 a Plutón como un planeta enano. A finales de 2009, fuera
de nuestro Sistema Solar se han detectado más de 400 planetas extrasolares, pero los
avances tecnológicos están permitiendo que este número crezca a buen ritmo.
Los satélites
Artículo principal: Satélite natural
Los satélites naturales son astros que giran alrededor de los planetas. El único
satélite natural de la Tierra es la Luna, que es también el satélite más cercano al sol.
A continuación se enumeran los principales satélites de los planetas del sistema solar
(se incluye en el listado a Plutón, considerado por la UAI como un planeta enano).
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Tierra: 1 satélite → Luna
Marte: 2 satélites → Fobos, Deimos
Júpiter: 63 satélites → Metis, Adrastea, Amaltea, Tebe, Ío, Europa, Ganimedes,
Calisto, Leda, Himalia, Lisitea, Elara, Ananké, Carmé, Pasífae, Sinope...
Saturno: 59 satélites → Pan, Atlas, Prometeo, Pandora, Epimeteo, Jano,
Mimas, Encélado, Tetis, Telesto, Calipso, Dione, Helena, Rea, Titán, Hiperión,
Jápeto, Febe...
Urano: 15 satélites → Cordelia, Ofelia, Bianca, Crésida, Desdémona, Julieta,
Porcia, Rosalinda, Belinda, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania, Oberón.
Neptuno: 8 satélites → Náyade, Talasa, Despina, Galatea, Larisa, Proteo,
Tritón, Nereida
Plutón: 3 satélites → Caronte, Nix, Hidra
Asteroides y cometas
Artículos principales: Asteroide y Cometa
En aquellas zonas de la órbita de una estrella en las que, por diversos motivos, no se
ha producido la agrupación de la materia inicial en un único cuerpo dominante o
planeta, aparecen los discos de asteroides: objetos rocosos de muy diversos tamaños
que orbitan en grandes cantidades en torno a la estrella, chocando eventualmente
entre sí. Cuando las rocas tienen diámetros inferiores a 50m se denominan
meteoroides. A consecuencia de las colisiones, algunos asteroides pueden variar sus
órbitas, adoptando trayectorias muy excéntricas que periódicamente les acercan la
estrella. Cuando la composición de estas rocas es rica en agua u otros elementos
volátiles, el acercamiento a la estrella y su consecuente aumento de temperatura
origina que parte de su masa se evapore y sea arrastrada por el viento solar, creando
una larga cola de material brillante a medida que la roca se acerca a la estrella.
Estos objetos se denominan cometas. En nuestro sistema solar hay dos grandes discos
de asteroides: uno situado entre las órbitas de Marte y Júpiter, denominado el
Cinturón de asteroides, y otro mucho más tenue y disperso en los límites del sistema
solar, a aproximadamente un año luz de distancia, denominado Nube de Oort.
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